Atmosferos viršįtampis elektros tinkluose

Staigūs trumpalaikiai įtampos pakilimai iki pavojingos elektros instaliacijos izoliacijai reikšmės vadinami viršįtampis... Pagal kilmę viršįtampiai būna dviejų tipų: išoriniai (atmosferiniai) ir vidiniai (perjungimo).

Atmosferos viršįtampiai kyla dėl tiesioginio žaibo smūgio į elektros instaliaciją arba nuo žaibo smūgio artimiausioje jo aplinkoje. Atmosferos viršįtampiai kelia didžiausią pavojų elektros instaliacijai, kaip ir tiesioginiams smūgiams žaibas jie gali siekti 1 000 000 V, o žaibo srovė – iki 200 kA. Jie nepriklauso nuo elektros instaliacijos vardinės įtampos vertės. Jie ypač pavojingi žemesnės įtampos įrenginiams, nes šiuose įrenginiuose atstumai tarp įtampingųjų dalių ir izoliacijos lygio yra mažesni nei esant aukštai įtampai.

Atmosferos viršįtampiai skirstomi į indukuotus ir tiesioginius žaibo smūgius. Pirmasis įvyksta žaibo iškrovos metu šalia elektros instaliacijos, pavyzdžiui, pastotės ar elektros linijos.Viršįtampią sukuria indukcinis griaustinio debesies efektas, įkrautas iki labai didelio potencialo (keli milijonai voltų).

Tiesioginio žaibo smūgio atveju, be elektromagnetinio poveikio, sukeliančio viršįtampą, pastebimi ir mechaniniai pažeidimai, pavyzdžiui, medinių stulpų ar oro linijų pabėgių skilimas.

Sukeltų viršįtampių dydis yra 100 kV, o tai yra žymiai mažesnis nei tiesioginio žaibo smūgio sukeltas viršįtampis. Jie sklinda išilgai oro linijos laidininkų po iškrovos išnykstančių bangų pavidalu.

Žaibo iškrova daugeliu atvejų susideda iš atskirų impulsų, einančių vienas kitą. Visa iškrova trunka dešimtąsias sekundės dalis, o atskirų impulsų trukmė yra dešimtys mikrosekundžių. Atskirų impulsų skaičius žaibo smūgio metu gali būti nuo 1 iki 40.

Elektros instaliacijos apsauga nuo atmosferos viršįtampių

Aukščiau buvo pažymėta, kad atmosferos viršįtampis gali siekti kelis milijonus voltų. Elektros instaliacijos izoliacija tokių įtampos lygių neatlaiko, todėl jai reikia papildomos apsaugos nuo pažeidimų. Šios priemonės apsaugo nuo elektros įrangos pažeidimų ir turėtų būti naudojamos elektros instaliacijose, siekiant padidinti nepertraukiamą elektros energijos tiekimą vartotojams ir apsaugoti žmones bei gyvūnus.

Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas 10 ir 0,4 kV oro linijų, taip pat kaimo vietovėse esančių vartotojų pastočių apsaugai nuo viršįtampių.

Gaisrai gali būti rimta viršįtampio pasekmė, ypač dėl tiesioginio žaibo smūgio. Todėl rimčiausias dėmesys skiriamas teisingos ir patikimai veikiančios apsaugos nuo atmosferos viršįtampio (arba žaibo apsaugos) organizavimui.

Žaibosaugos problema apima priemones, skirtas apsaugoti atskirus elektros instaliacijos elementus nuo tiesioginių žaibo smūgių, elektros mašinų ir prietaisų izoliaciją nuo pažeidimų, nuo impulsų, einančių iš viršįtampio bangų linijos. Šios priemonės apsiriboja apsauginių įtaisų ir įtaisų, kurie nukreipia impulsą (bangą) nuo bangos į žemę, kol banga pasiekia bet kurį kritinį įrenginio elementą ir jį išjungia.

Todėl pagrindinė visų apsauginių įtaisų dalis yra įžeminimo jungikliai. Jie turi būti įvykdyti pagal PUE ir užtikrinti patikimą užtaiso išmetimą į žemę.

Žaibo iškrovikliai, iškrovikliai ir kibirkščių iškrovikliai naudojami kaip pagrindinė apsaugos nuo atmosferos viršįtampių įranga.

Žaibolaidžiai nukreipia atmosferos išlydį į save, atitraukdami ją nuo srovę nešančių įrenginio dalių. Koncentruotiems objektams (pavyzdžiui, pastotėms ar kitoms konstrukcijoms) apsaugoti naudojami strypiniai žaibolaidžiai, o pailgintiesiems (pvz., oro linijų laidams) apsaugoti kontaktiniai žaibolaidžiai.Krūviui nuleisti į žemę, iškrovikliai yra sumontuoti ir žvakės.

Stotelių generatorių ir transformatorių apsaugai nuo žaibo yra numatytas priemonių rinkinys tiek apsaugai nuo tiesioginių žaibo smūgių, tiek nuo linijos krentančių viršįtampių bangų.

Apsauga nuo tiesioginių žaibo smūgių užtikrinama žaibolaidžiais ir kontaktiniais žaibais oro linijos prieigose prie stoties ar pastotės. Generatoriai yra apsaugoti nuo bangų, krintančių iš linijos, ribotuvais, kurie riboja bangos amplitudę iki tokios vertės, kuri nepavojinga elektros mašinos izoliacijai.

Didelių generatorių nerekomenduojama tiesiogiai jungti prie išeinančių elektros linijų. Mažose stotyse, tiekiančiose elektros energiją vartotojams esant generatoriaus įtampai, toks prijungimas galimas papildomai įrengiant specialius ribotuvus su pagerintomis charakteristikomis prie generatoriaus.

Jei generatoriai yra prijungti tiesiai prie pakopinių transformatorių, tai yra pagal generatoriaus-transformatoriaus blokinę schemą, jiems nereikia specialių apsaugos priemonių nuo poli viršįtampių.

6 — 35 kV įtampos oro linijoms, pagamintoms ant medinių stulpų, specialios apsaugos nuo viršįtampių nereikia. Jų izoliacijos atsparumą žaibai užtikrina medienos izoliacinės savybės. Čia svarbu tik išlaikyti tokius minimalius izoliacijos atstumus tarp laidų (medinėje): 0,75 m, kai įtampa 6-10, 1,5 m, kai įtampa 20 ir 3 m, kai įtampa 35 kV.

Atskiros oro linijų atkarpos su susilpninta izoliacija (pavyzdžiui, naudojant metalines ar gelžbetonines atramas, sujungiant oro liniją kabeliu ir pan.) yra apsaugotos iškrovikliais arba kibirkščių tarpais (esant mažoms srovėms) (žr. Vamzdžių suvaržymai ir Vožtuvų ribotuvai). Šių įrenginių įžeminimo įtaisų varža turi būti ne didesnė kaip 10 omų.

Ribotuvai ir kibirkštiniai tarpai įrengiami ant dviejų vienas kitą kertančių oro linijų atramų arba elektros oro linijos sankirtoje su ryšio linija. Įžeminimo įrenginių varža čia neturėtų būti didesnė nei 15 omų. Atramų įžeminimo šlaitai turi būti su varžtais, o jų skerspjūvis turi būti ne mažesnis kaip 25 mm2.

Norint atstatyti maitinimą virš oro linijos po greitų pereinamųjų žaibo gedimų, naudojami automatiniai linijų atjungimo įtaisai (automatinis atjungimas). Sėkmingai veikiant automatiniams atjungimo įtaisams kaip apsaugos nuo žaibo įtaisui, vartotojai nepajus ne didesnio nei 0,2 s elektros energijos tiekimo nutraukimo, nesutrikdys normalus jų veikimas.

Kabelių riebokšliai iš abiejų galų yra apsaugoti stabdžiais.

Vartotojų tinklų, kurių įtampa yra 0,38 / 0,22 kV, apsauga vykdoma ypač kruopščiai. Šie tinklai paprastai yra oro ir jų konstrukcija yra labiausiai jautri atmosferos viršįtampiams, nes jie pakyla virš visų kitų struktūrų ir eina per atviras vietas.

Žemos įtampos tinkluose įrengti apsaugos nuo žaibo įtaisai, nukreipiantys impulsinio išlydžio sroves į žemę. Tai leidžia apsaugoti žmones ir gyvūnus, išvengti žaibo sukeltų gaisrų ir jų prasiskverbimo į vidinius elektros laidus.

Žemos įtampos tinkluose visų fazių laidų ir nulinio laidininko izoliatorių kabliams arba kaiščiams numatyti jungtys su žaibo apsaugos įžeminimu.

Įžeminimas taip pat yra ant atramų su vieliniais čiaupais į namus arba tiesiai prie įėjimų į pastatus. Apsauginio įžeminimo įrenginio varža neturi viršyti 30 omų.

10 / 0,4 kV vartotojų pastotėse žemos įtampos apvijos, prijungtos prie oro linijų, turi būti apsaugotos iškrovikliais. Jie montuojami kuo arčiau transformatoriaus ir prijungiami prie pastočių bendros įžeminimo grandinės. Kai transformatoriaus galia yra 630 kVA ir daugiau, išilgai nuo jo besitęsiančių linijų daromi du papildomi apsauginiai įžeminimai — 50 ir 100 m atstumu nuo pastotės su nurodyta varžos verte.